未來有成千上萬顆新衛星可能從根本上改變天文學：報告

未來，當天文學家對夜空進行觀測時，他們可能會看到越來越多的衛星從頭頂經過，從而毀掉他們的工作——根據一個天文學家工作組的最新報告，這個問題可能會變得更糟。隨著航天公司不斷向環繞地球的低軌道注入數萬顆新衛星，這些新衛星的加入可能會“從根本上改變”對夜空和宇宙的天文觀測。...

未來，當天文學家對夜空進行觀測時，他們可能會看到越來越多的衛星從頭頂經過，從而毀掉他們的工作——根據一個天文學家工作組的最新報告，這個問題可能會變得更糟。隨著航天公司不斷向環繞地球的低軌道注入數萬顆新衛星，這些新衛星的加入可能會“從根本上改變”對夜空和宇宙的天文觀測。

為了儘可能抑制這些巨大星座的影響，該組織提出了10項建議，以減輕衛星對天文學的影響。但是，如果像許多公司提出的那樣，向地球軌道新增10萬顆以上的衛星，就沒有辦法完全消除它們的影響。亞利桑那州圖森市NOIRLab的天文學家、該報告的合作者康妮•沃克（Connie Walker）在一次詳細介紹研究結果的新聞釋出會上說：“我們發現的主要結論是，任何緩解措施都無法消除衛星星座對光學天文學的影響。”。

許多公司，如SpaceX、Amazon、OneWeb等，已經提議將數千顆衛星發射到地球上的中低軌道上，以便為地面提供寬頻網際網路接入。這些星座被認為可以覆蓋全球所有地區，這就是為什麼公司希望它們的規模如此龐大的原因；這樣一來，任何時候至少有一顆衛星在任何給定的區域上空。SpaceX獲得了FCC的許可，可以在地球上空發射近12000顆衛星，而亞馬遜剛剛獲得了發射3236顆衛星的批准。OneWeb最近破產並改變了所有權，在陷入財務困境之前，它曾計劃安裝650顆衛星。然而，一些公司正著眼於大幅增加其星座；SpaceX已表示希望在最初的12000顆衛星的基礎上再發射30000顆衛星，而OneWeb則在破產困境中尋求許可發射48000顆衛星。

天文學家越來越關注所有這些擬議的星座，擔心這些航天器可能會干擾未來對宇宙的觀測。每當明亮的衛星經過天文臺時，它們都會在影象上留下白色條紋，破壞對宇宙的計劃觀測。另外，SpaceX發射的衛星已經非常明亮，因為它們在天空中的高度和設計方式。例如，它們的觸角特別閃亮，即使在夜晚也能有效地反射來自天空的光線。國家科學基金會天文科學部主任拉爾夫·高梅在記者招待會上說：“你知道，從太空時代開始，衛星就一直可見。“但是最近發生了一些變化，大約在一年前人們就認識到了這一點，當時大量的衛星開始發射，並開始出現在我們的夜空中。”

一些研究試圖量化天文學家應該有多害怕，現在這個新的報告，由一群天文學家在今年夏天召開的第一次衛星星座1研討會上撰寫，已經被放在一起來解決這個問題。他們與來自SpaceX、Amazon和OneWeb的代表一起參與了這個專案，最終為未來數萬顆新衛星的天文學提供了一個全面的指南。報告說，這些星座對天文學和人類體驗的影響“從可忽略到極端”。報告證實，這些衛星將在黃昏時分最為明顯，那時天空很暗，但太陽仍能從航天器表面反射。但是，如果一些星座完全實現了，比如OneWeb的近5萬個衛星網路，這可能意味著一些觀測將永遠需要處理其影象中的衛星。

密歇根大學天文學教授帕特里克·賽澤在解釋對大麥哲倫雲的觀測時說：“如果像OneWeb這樣的大型星座——1200公里處有47000顆衛星——發射，每32次曝光至少會有一條衛星軌跡。”，我們銀河系中最大的衛星星系。“不管晚上什麼時候，在南半球的夏天，我們至少會有一條衛星軌跡。這對天文學來說是一個巨大的挑戰。”

這份報告詳細列出了對天文臺和衛星運營商的建議清單，以便巨型星座和天文學家能夠和諧相處。天文臺能做的最大的事情就是改進他們的軟體工具和演算法，幫助以數字方式從影象中去除衛星條紋；軟體還可以幫助預測這些衛星在特定時間的時間和地點，可能讓天文學家在觀測夜空時避開它們。

至於衛星運營商，天文學小組提出了一些可以對衛星設計做出的改變和調整。一個重要的建議是設計衛星使其儘可能暗。例如，SpaceX公司就一直在試驗各種方法來降低衛星的反射率，方法是先給一顆衛星塗上塗料，然後給其他衛星加上遮陽板。一些天文學家已經能夠測量塗層是如何工作的，但是由於大流行的原因，很難觀察到帶有visor的塗層。美國國家科學基金會諾伊爾實驗室中尺度觀測站主任洛裡·艾倫說：“由於流感大流行，許多望遠鏡仍處於關閉狀態，這一事實讓我們有點為難。”。“所以在我們通常擁有的天空中沒有那麼多的光圈，但我們正在努力。”

另一個重要的建議是調整衛星的軌道高度。天文學家特別關注的是軌道在600公里以上的衛星，因為它們在天空中的可見時間更長。塞澤說：“600公里的限制意味著海拔越高的危險性就越大。”。SpaceX的衛星軌道將低於這個極限，但OneWeb提出的星座軌道將遠高於這個極限。天文學家還就衛星運營商如何調整衛星高度以儘量減少地面耀斑提出了建議。

最重要的是，該組織認為，衛星運營商和天文學家應共同努力，組織一次對所有這些衛星的觀測活動，以真正確定它們對天文學的影響程度。隨著衛星運營商調整他們的飛行器，天文學家將需要測量這些更新，看看它們是否真的在工作。另外，對這些衛星的觀測越多，天文學家就能更好地預測它們的位置以及它們對影象的影響。艾倫說：“這需要在大範圍的部署階段和照明角度對衛星亮度進行多次測量。”。“因此，我們需要多個觀測站和多臺望遠鏡參與這一過程。”

最終，隨著這些巨型星座的充實，天文學家和運營者還有很多工作要做。在未來的幾年裡，許多運營商將無法安裝所有這些衛星，因為許多公司過去曾試圖建立大規模的星座來提供寬頻，但都失敗了。然而，最好做好準備，因為公司都渴望從太空市場分一杯羹。也許減輕天文學風險的最大方法是停止所有這些衛星發射，但天文學家知道情況並非如此。沃克說：“不發射衛星星座——雖然這可能是一種選擇，但對工業來說是不可行的。”。

更正：洛裡艾倫是國家科學基金會諾伊爾實驗室中尺度觀測站的主任。此前的一個版本錯誤地將她稱為國家光學天文觀測站的代理臺長。